(57)【要約】【課題】過冷却熱交換器を付加したバイパス回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機吸入における冷媒状態の影響を受けることなく、安定した冷媒流量制御を実現でき、かつ、過冷却熱交換器の性能を有効活用できる冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】冷凍サイクル装置１は、過冷却熱交換器２３が設けられた冷媒回路２と、過冷却熱交換器２３を経由するバイパス回路３と、冷媒回路２中の主膨張弁２４およびバイパス回路３中のバイパス膨張弁３１を制御する制御装置４とを備えている。バイパス膨張手段３１は、吐出圧力センサ６１、過冷却熱交換器出口温度センサ６２、および、蒸発器入口温度センサ６３により検出される蒸発器２５の入口乾き度が所定値となるようにバイパス膨張弁３１を制御する。【選択図】図１
2013007522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が接続された冷媒回路と、前記放熱器と前過冷却熱交換器の間、または、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記蒸発器へ流入する冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、制御装置とを備え、前記冷媒乾き度検出手段で検出される乾き度が所定値となるように、前記バイパス膨張手段を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記冷媒乾き度検出手段は、前記冷媒回路の高圧側の冷媒の圧力を検出する第１圧力検出手段、前記過冷却熱交換器出口の冷媒の温度を検出する第１温度検出手段、前記蒸発器に流入する冷媒の温度を検出する第２温度検出手段から構成され、前記第１圧力検出手段および前記第１温度検出手段の検出値に基づいて算出される前記蒸発器に流入する冷媒のエンタルピ、前記第２温度検出手段の検出値に基づいて算出される低圧側の飽和液冷媒のエンタルピおよび飽和蒸気冷媒のエンタルピから、前記蒸発器へ流入する冷媒の乾き度を算出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する第３温度検出手段を備え、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度は、前記第２温度検出手段の検出値および前記第３温度検出手段の検出値に基づいて算出されるとともに、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように前記主膨張手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を備えた温水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒回路の凝縮器の下流側に過冷却熱交換器が設けられ、この過冷却熱交換器に膨張させた冷媒を流入させることにより、凝縮器から流出した冷媒を過冷却する熱源機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この熱源機は、圧縮機、凝縮器、凝縮器、主膨張弁、および蒸発器とからなる主流路と、凝縮器の下流側の主流路から分岐された第１分岐流路に設けられた第１副膨張弁によって膨張された冷媒と凝縮器の下流側の主流路から導かれる液冷媒とを熱交換させるエコノマイザと、凝縮器の下流側から分岐された第２分岐流路に設けられた第２副膨張弁によって膨張された冷媒とエコノマイザによって熱交換された後の主流路を流れる液冷媒とを熱交換させる冷媒予冷器とからなる。
【０００４】
この熱源機における作用について、図４に示す圧力−エンタルピ線図を用いて説明する。
【０００５】
第１副膨張弁によって膨張され（図４中のｆ点）、エコノマイザによって熱交換した後のガス冷媒が圧縮機の中間段（同ｃ点）に導かれるとともに、第２膨張弁によって膨張されて冷媒予冷器によって熱交換した後のガス冷媒（同ｈ点）が圧縮機の吸込側（同ａ点）に導かれる。
【０００６】
この熱源機において、まず、圧縮機の吸込（同ａ点）における目標冷媒過熱度に相当する目標吸込冷媒エンタルピｈ１を基準にして、蒸発器の熱交換量（エンタルピ差ｈ２−ｈ１）とバランスする蒸発器入口（同ｋ点）における冷媒エンタルピｈ２を演算する。
【０００７】
そして、蒸発器入口エンタルピｈ２に応じて、冷媒予冷器の主流路出口（同ｊ点）における目標冷媒過冷却度を決定し、かつ、目標冷媒過冷却度を満足するように第２副膨張弁の開度を調整する。
【０００８】
従って、運転状態が変化しても、蒸発器における熱交換量に応じて第２副膨張弁の開度が調整されることになるので、圧縮機吸込冷媒の目標過熱度が維持されることになる。これにより、熱源機性能を低下させることなく、かつ、圧縮機入口に液冷媒が吸い込まれる液バックを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２５５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のようなエコノマイザや冷媒予冷器などの過冷却熱交換器を付加したバイパス回路を伴う冷凍サイクルでは、主回路とバイパス回路それぞれを流れる流量バランスにより、合流点下流側にある圧縮機吸入の冷媒状態が決定されるため、圧縮機吸入における冷媒状態が安定していない場合、その不安定な冷媒エンタルピを基準にして、蒸発器入口における冷媒エンタルピを算出しても圧縮機吸入の冷媒状態変動の影響を受
けてしまう。
【００１１】
すなわち、蒸発器入口における冷媒エンタルピを用いて冷媒予冷器の出口冷媒過冷却度を目標に設定する際に、目標過冷却度が変動してしまい、サイクル全体の制御を収束させるまでに時間を要するという問題がある。
【００１２】
特に、圧縮機の吐出温度低減のために圧縮機吸入側を敢えて湿り状態にする液バイパス制御を採用する場合、圧縮機吸入の冷媒状態が不安定となるため、圧縮機吸入の冷媒状態を基準とした制御を行なう従来技術では制御安定性が悪いという問題を有する。
【００１３】
更に、エコノマイザや冷媒予冷器などの過冷却熱交換器の出口冷媒過冷却度は、本来、過冷却熱交換器の性能に大きく依存するため、蒸発器における熱交換量を基準にして過冷却熱交換器出口の目標冷媒過冷却度を設定することは、必ずしも過冷却熱交換器の性能を十分に引き出していることにならず、効率的運転にならないという問題を有する。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、過冷却熱交換器を付加したバイパス回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機吸入における冷媒状態の影響を受けることなく、安定した冷媒流量制御を実現でき、かつ、過冷却熱交換器の性能を有効活用できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が接続された冷媒回路と、前記放熱器と前過冷却熱交換器の間、または、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記蒸発器へ流入する冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、制御装置とを備え、前記冷媒乾き度検出手段で検出される乾き度が所定値となるように、前記バイパス膨張手段を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
これによって、過冷却熱交換器の性能を最大限に引き出せる制御目標として、蒸発器に流入する冷媒乾き度とするため、圧縮機の吸入における冷媒状態の影響を抑制できる。
【００１７】
つまり、制御目標設定後に冷凍サイクル、例えば、高圧、低圧が変動する場合や、冷媒不足により過冷却熱交換器出口における冷媒過冷却度を確保できない場合でも、蒸発器入口における冷媒乾き度を制御目標として、バイパス回路を流れる冷媒流量を制御するため、サイクル制御性の安定化が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、過冷却熱交換器を付加したバイパス回路を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機吸入における冷媒状態の影響を受けることなく、安定した冷媒流量制御を実現でき、かつ、過冷却熱交換器の性能を有効活用できる冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の概略構成図
【図２】同冷凍サイクル装置のバイパス膨張弁の制御のフローチャート
【図３】同冷凍サイクル装置の主膨張弁制御のフローチャート
【図４】従来の熱源機における作用を示す圧力−エンタルピ線図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張手段、蒸発器が接続された冷媒回路と、前記放熱器と前過冷却熱交換器の間、または、前記過冷却熱交換器と前記主膨張手段の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して前記蒸発器と前記圧縮機の間で前記冷媒回路に接続したバイパス回路と、前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器よりも上流側に設けられたバイパス膨張手段と、前記蒸発器へ流入する冷媒の乾き度を検出する冷媒乾き度検出手段と、制御装置とを備え、前記冷媒乾き度検出手段で検出される乾き度が所定値となるように、前記バイパス膨張手段を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００２１】
これにより、冷凍サイクルにおいて圧縮機吸入の冷媒状態が不安定な場合や、冷媒不足により過冷却熱交換器出口における冷媒過冷却度を確保できない場合でも、所定の低圧（蒸発器または圧縮機吸入における圧力）、および、高圧（放熱器または圧縮機吐出における圧力）を規定して、蒸発器へ流入する冷媒の乾き度をバイパス膨張手段の制御目標として、バイパス回路を流れる冷媒流量を制御するため、圧縮機の吸入における冷媒状態の影響や過冷却熱交換器出口における冷媒過冷却度の影響を受けずに安定した冷媒流量制御が可能となる。
【００２２】
第２の発明は、前記冷媒乾き度検出手段は、前記冷媒回路の高圧側の冷媒の圧力を検出する第１圧力検出手段、前記過冷却熱交換器出口の冷媒の温度を検出する第１温度検出手段、前記蒸発器に流入する冷媒の温度を検出する第２温度検出手段から構成され、前記第１圧力検出手段および前記第１温度検出手段の検出値に基づいて算出される前記蒸発器に流入する冷媒のエンタルピ、前記第２温度検出手段の検出値に基づいて算出される低圧側の飽和液冷媒のエンタルピおよび飽和蒸気冷媒のエンタルピから、前記蒸発器へ流入する冷媒の乾き度を算出することを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、通常、冷凍サイクル制御に使用する温度検出手段や圧力検出手段を備えることで対応できるため、気液混合の二相状態の冷媒における気相成分が占める重量比率に相当する乾き度を算出することができ、検知手段の種類を最低限に抑制できる。
【００２４】
第３の発明は、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する第３温度検出手段を備え、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度は、前記第２温度検出手段の検出値および前記第３温度検出手段の検出値に基づいて算出されるとともに、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように前記主膨張手段を制御することを特徴とするものである。
【００２５】
これにより、第１の発明においてバイパス膨張手段によるバイパス回路の冷媒流量制御に加えて、冷媒回路とバイパス回路の合流点より下流側における圧縮機吸入側の冷媒過熱度を制御目標にして、冷媒回路の冷媒流量制御を主膨張手段により行なうため、過冷却熱交換器の性能を最大限に引き出すために蒸発器に流入する冷媒の乾き度を制御しながら、かつ冷媒回路における蒸発器の性能を最大限に引き出すための冷媒流量制御を並行してバランスよく行なうことができる。
【００２６】
第４の発明は、前記第１〜３のいずれか１つの発明の冷凍サイクル装置を備える温水生成装置であり、放熱器により温水を生成して暖房に利用することにより、放熱器が冷媒対空気熱交換器の場合だけでなく、冷媒対水熱交換器の場合にも適用可能となる。
【００２７】
その結果、輻射式による床暖房運転が可能となり、利用側の自由度を向上させることができる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１を示す。この冷凍サイクル装置１は、冷媒を循環させる冷媒回路２と、バイパス回路３と、制御装置４とを備えている。冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、または、Ｒ２９０等の単一冷媒等を用いることができる。
【００３０】
本実施の形態において、主冷媒回路（冷媒回路）２は、圧縮機２１、凝縮器（放熱器）２２、過冷却熱交換器２３、主膨張弁（主膨張手段）２４および蒸発器２５が配管により環状に接続されて構成されている。
【００３１】
それらのうち、放熱器である凝縮器２２は冷媒対水熱交換器であり、冷媒が流動する冷媒流路、および水等の熱媒体が流動する熱媒体流路により構成され、蒸発器２５はフィンチューブ熱交換器である。
【００３２】
また、主冷媒回路２には、冷媒の流動方向を切り換えるための四方弁２８が設けられている。さらに、四方弁２８と圧縮機２１の吸入側の間に、気液分離を行うアキュームレータ２７が設けられている。
【００３３】
バイパス回路３は、過冷却熱交換器２３と蒸発器２５との間で主冷媒回路２から分岐し、過冷却熱交換器２３の２次側熱交換部２３ｂを経由して四方弁２８とアキュームレータ２７との間で主冷媒回路２に合流している。
【００３４】
また、バイパス回路３には、過冷却熱交換器２３よりも上流側に本発明の流量調整手段であるバイパス膨張弁（バイパス膨張手段）３１が設けられている。
【００３５】
主冷媒回路２には、圧縮機２１の吐出側冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ６１、過冷却熱交換器２３の出口側の冷媒温度を検出する過冷却熱交換器出口温度センサ６２、蒸発器２５の入口側の冷媒温度を検出する蒸発器入口温度センサ６３、および主冷媒回路２とバイパス回路３の合流点とアキュームレータ２７との間に圧縮機吸入温度を検出する圧縮機吸入温度センサ６４が設けられている。
【００３６】
制御装置４は、各種のセンサ６１、６２、６３および６４で検出される検出値等に基づいて、主膨張弁２４、およびバイパス膨張弁３１の開度を制御するともに、圧縮機２１の運転周波数を制御する。
【００３７】
また、凝縮器２２の熱媒体流路には供給管４１と回収管４２が接続されており、供給管４１を通じて凝縮器２２に水が供給され、凝縮器２２で冷媒と熱交換し、加熱された水（温水）が回収管４２を通じて回収されるようになっている。
【００３８】
以上のように構成された冷凍サイクル装置１の運転動作について説明する。
【００３９】
加熱運転では、圧縮機２１から吐出された冷媒が四方弁２８を介して凝縮器２２に送られ、凝縮器２２にて高温冷媒と水（熱媒体）が熱交換することにより温水が生成され、暖房に利用される。図１に加熱運転時の冷媒、および水（熱媒体）の流れ方向を矢印で示している。
【００４０】
具体的には、回収管４２により回収された温水は、例えばラジエータ等の熱交換ユニット（図示せず）に、直接的または貯湯タンク（図示せず）を介して送られ、これにより暖
房が行われる。
【００４１】
すなわち、加熱運転では圧縮機２１から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器２２に流入し、供給管４１を通じて凝縮器２２に供給されて水と熱交換して水を加熱し、冷媒自身は放熱して液化凝縮し、飽和液状態または過冷却液状態となる。凝縮器２２から流出した高圧液冷媒は、過冷却熱交換器２３の出口側にて過冷却熱交換器の２次側熱交換部２３ｂと蒸発器２５側とに分岐される。
【００４２】
主膨張弁２４側に分岐した高圧冷媒は、主膨張弁２４によって減圧されて膨張した後に、蒸発器２５に流入する。フィンチューブ熱交換器である蒸発器２５に流入した低圧二相冷媒は、ここで蒸発して空気側から吸熱して、冷媒自身は加熱され、飽和ガスまたは過熱ガス状態となる。
【００４３】
一方、過冷却熱交換器２３側の２次側熱交換部２３ｂに流入し、バイパス膨張弁３１で減圧された低圧冷媒は、過冷却熱交換器２３側の１次側熱交換部２３ａを流動する飽和液状態または過冷却液状態の冷媒を冷却し、低圧冷媒自身は加熱されて飽和ガスまたは過熱ガス状態となる。
【００４４】
この過冷却熱交換器２３の２次側熱交換部２３ｂから流出した低圧冷媒は、蒸発器２５から流出した低圧冷媒と合流し、圧縮機２１に吸入される。
【００４５】
より具体的には、制御装置４は、吐出圧力センサ６１による吐出圧力Ｐｄ、過冷却熱交換器出口温度センサ６２による過冷却熱交換器出口温度Ｔｓｃ、蒸発器入口温度センサ６３による蒸発温度Ｔｅにより、蒸発器入口における冷媒乾き度Ｘを検出し、蒸発温度Ｔｅ、および、圧縮機吸入温度センサ６４による圧縮機吸入温度Ｔｓにより、圧縮機吸入における冷媒過熱度ＳＨを検出する。
【００４６】
まず、本発明に関連するバイパス膨張弁３１による冷媒流量制御について、図２に示すフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。
【００４７】
制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度制御によりバイパス回路３を流れる冷媒流量の制御を行なう。まず、ステップＳ１にて吐出圧力Ｐｄ、過冷却熱交換器出口の冷媒温度Ｔｓｃ、蒸発器入口の冷媒温度Ｔｅの検出を行う。
【００４８】
次に、ステップＳ２にて蒸発器入口における冷媒乾き度の目標値Ｘｏの設定を行う。そして、ステップＳ３にて吐出圧力Ｐｄから圧縮機２１の吐出側〜凝縮器２２〜過冷却熱交換器２３の出口間における冷媒側圧力損失を考慮した過冷却熱交換器出口の冷媒圧力Ｐｓｃと過冷却熱交換器出口温度センサ６２による過冷却熱交換器出口温度Ｔｓｃにより、過冷却熱交換器２３出口における冷媒エンタルピｈｓｃを算出する。
【００４９】
また、ステップＳ４にて、通常の冷凍サイクルでは蒸発器２５の入口における冷媒は二相状態であるため、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒やＲ２９０等の単一冷媒では冷媒温度Ｔｅはほぼ飽和温度とみなすことができ、冷媒物性特性より蒸発器入口基準の飽和圧力Ｐｅを算出する。
【００５０】
なお、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒については、圧力検出手段を別途備えることにより、蒸発器入口における冷媒圧力Ｐｅを検出することが可能である。
【００５１】
この蒸発器入口における冷媒圧力Ｐｅ基準の飽和液エンタルピｈＬ、および飽和ガスエンタルピｈｖを冷媒物性特性より算出する。
【００５２】
そして、ステップＳ５にて、蒸発器入口の冷媒乾き度Ｘを、  Ｘ＝（ｈｓｃ−ｈＬ）／（ｈｖ−ｈＬ）  より算出する。
【００５３】
次に、ステップＳ６にて検出した蒸発器入口における冷媒乾き度Ｘと、冷媒乾き度の目標値Ｘｏに所定値Ｃ１を加えた（Ｘｏ＋Ｃ１）との大小関係の比較を行い、Ｘ＞Ｘｏ＋Ｃ１の関係を満足する場合は、ステップＳ７に移行してバイパス膨張弁３１の開度を所定パルスＰＬ１だけ閉じる動作を行なう。
【００５４】
一方、ステップＳ６にてＸ＞Ｘｏ＋Ｃ１の関係を満足しない場合は、ステップＳ８に移行して、蒸発器入口における冷媒乾き度Ｘと、冷媒乾き度の目標値Ｘｏに所定値Ｃ１を減じた（Ｘｏ−Ｃ１）との大小関係の比較を行い、Ｘ＜Ｘｏ＋Ｃ１の関係を満足する場合は、ステップＳ９に移行してバイパス膨張弁３１の開度を所定パルスＰＬ１だけ開く動作を行なう。
【００５５】
ステップＳ６、およびステップＳ８での比較条件を共に満足しない場合、すなわちＸｏ−Ｃ１≦Ｘ≦Ｘｏ＋Ｃ１の関係となる場合は、バイパス膨張弁３１の開度の変化量なし（ゼロ）と設定して、ステップＳ１に戻る。
【００５６】
以上のように制御装置４のバイパス膨張弁３１の制御は、ステップＳ１〜ステップＳ９の動作を繰り返す。
【００５７】
次に、本発明に関連する主膨張弁２４による冷媒流量制御について、図３に示すフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。
【００５８】
制御装置４は、バイパス膨張弁３１の開度制御と並行して、主膨張弁２４の開度制御により主冷媒回路２を流れる冷媒流量の制御を行なう。まず、ステップＳ１１にて吸入温度Ｔｓ、蒸発器入口の冷媒温度Ｔｅより蒸発器の飽和温度Ｔｅｓａｔを前記ステップＳ４の場合と同様にして検出する。
【００５９】
次に、ステップＳ１２にて圧縮機吸入における冷媒過熱度の目標値ＳＨｏの設定を行う。
【００６０】
そして、ステップＳ１３にて吸入温度Ｔｓと蒸発器の飽和温度Ｔｅｓａｔとの差温（Ｔｓ−Ｔｅｓａｔ）より、圧縮機吸入における冷媒過熱度ＳＨを算出する。
【００６１】
更に、ステップＳ１５にて検出した圧縮機吸入における冷媒過熱度ＳＨと、冷媒過熱度の目標値ＳＨｏに所定値Ｃ２を加えた（ＳＨｏ＋Ｃ２）との大小関係の比較を行い、ＳＨ＞ＳＨｏ＋Ｃ２の関係を満足する場合は、ステップＳ１６に移行して主膨張弁２４の開度を所定パルスＰＬ２だけ開く動作を行なう。
【００６２】
一方、ステップＳ１５にて圧縮機吸入における冷媒過熱度ＳＨと、冷媒過熱度の目標値ＳＨｏから所定値Ｃ２を減じた（ＳＨｏ−Ｃ２）との大小関係の比較を行い、ＳＨ＜ＳＨｏ−Ｃ２の関係を満足する場合は、ステップＳ１８に移行して、主膨張弁２４の開度を所定パルスＰＬ２だけ閉じる動作を行なう。
【００６３】
一方、ステップＳ１５にて、ＳＨ＞ＳＨｏ＋Ｃ２の関係を満足しない場合は、ステップＳ１７に移行して、圧縮機吸入における冷媒過熱度ＳＨと、冷媒過熱度の目標値ＳＨｏから所定値Ｃ２を減じた（ＳＨｏ−Ｃ２）との大小関係の比較を行い、ＳＨ＜ＳＨｏ−Ｃ２の関係を満足する場合は、ステップＳ１８に移行して主膨張弁２４の開度を所定パルスＰ
Ｌ２だけ閉じる動作を行なう。
【００６４】
以上のように制御装置４の主膨張弁２４の制御は、ステップＳ１１〜ステップＳ１８の動作を繰り返す。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態では、過冷却熱交換器２３を含む主冷媒回路２と、過冷却熱交換器２３の上流側、または下流側から分岐してバイパス膨張弁３１、および過冷却熱交換器２３を介して蒸発器２５とアキュームレータ２７の間で冷媒回路に合流するバイパス回路３と、主冷媒回路２中の蒸発器２５へ流入する冷媒の乾き度を検出するための、圧縮機２１の吐出側冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ６１、過冷却熱交換器２３の出口側の冷媒温度を検出する過冷却熱交換器出口温度センサ６２、および、蒸発器２５の入口側の冷媒温度を検出する蒸発器入口温度センサ６３を備え、前記各センサにより検出される冷媒乾き度Ｘが目標値Ｘｏとなるようにバイパス膨張弁３１を制御する。
【００６６】
これによって、過冷却熱交換器２３の性能を最大限に引き出せる制御目標として、蒸発器２５に流入する冷媒乾き度Ｘｏを設定するため、圧縮機２１の吸入における冷媒状態の影響を抑制できる。
【００６７】
つまり、制御目標設定後に冷凍サイクル、例えば、高圧、低圧が変動する場合や、冷媒不足により過冷却熱交換器２３の出口における冷媒過冷却度を確保できない場合でも、蒸発器２５の入口における冷媒乾き度Ｘｏを制御目標として、バイパス回路３を流れる冷媒流量を制御するため、サイクル制御性の安定化が可能となる。
【００６８】
すなわち、本実施の形態では、過冷却熱交換器２３を付加したバイパス回路３を伴う冷凍サイクルにおいて、圧縮機２１吸入における冷媒状態の影響を抑えることにより、安定した冷媒流量制御目標を設定でき、かつ過冷却熱交換器２３の性能を十分に引き出せる冷凍サイクル制御を行うことができる。
【００６９】
なお、バイパス回路３は、必ずしも過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐している必要はなく、凝縮器２２と過冷却熱交換器２３の間で冷媒回路２から分岐していてもよい。
【００７０】
さらに、本発明の主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１は、必ずしも膨張弁である必要はなく、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。この場合、例えば、膨張機と連結された発電機によって負荷を変化させることにより、膨張機の回転数を制御すればよい。
【００７１】
また、凝縮器２２で加熱される被加熱流体は、必ずしも水である必要はなく、空気であってもよい。すなわち、本発明は空調装置にも適用可能である。
【００７２】
さらに、凝縮器２２としてフィンチューブ熱交換器を採用し、蒸発器２５として冷媒対水熱交換器を採用することにより、蒸発器２５である冷媒対水熱交換器にて冷水を生成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、冷凍サイクル装置によって水を加熱し、その水を暖房に利用する温水生成装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１  冷凍サイクル装置
２  主冷媒回路（冷媒回路）
３  バイパス回路
４  制御装置
２１  圧縮機
２２  凝縮器（放熱器）
２３  過冷却熱交換器
２４  主膨張弁（主膨張手段）
２５  蒸発器
３１  バイパス膨張弁（バイパス膨張手段）
６１  吐出圧力センサ（冷媒乾き度検出手段）
６２  過冷却熱交換器出口温度センサ（冷媒乾き度検出手段）
６３  蒸発器入口温度センサ（冷媒乾き度検出手段）
【図１】
2013007522.tif 000003
【図２】
2013007522.tif 000004
【図３】
2013007522.tif 000005
【図４】
2013007522.tif 000006